Модифицированный оксид графена/самовосстанавливающиеся микрокапсулы: приготовление и ортогональный анализ экспериментов
https://doi.org/10.26907/2541-7746.2026.1.5-19
Аннотация
В статье приведено исследование влияния модифицированных оксидом графена микрокапсул для получения самовосстанавливающегося бетона на прочность тяжелого бетона на всех этапах твердения (в возрасте 3, 7 и 28 суток) и коэффициент восстановления, а также статистическая обработка результатов ортогональным методом. Микроскопически подтверждено, что при высвобождении содержимого активного ядра микрокапсул образуется значительное количество вяжущего вещества, заполняющего трещины. Анализ экспериментальных данных показал возрастание коэффициента восстановления прочности Кx при увеличении длительности восстановления. По результатам лабораторных экспериментов было определено оптимальное соотношение графена/добавки в бетоне и сделаны рекомендации по их содержанию в зависимости от области применения бетона.
Об авторах
Минюань Ван
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
Россия
Минюань Ван, аспирант, инженер, кафедра систем автоматизированного проектирования объектов строительства
г. Екатеринбург
Ли Чжэн
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
Россия
Ли Чжэн, магистр, ассистент
г. Екатеринбург
В. С. Руднов
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия
Россия
Василий Сергеевич Руднов, кандидат геолого-минералогических наук, член-корреспондент РЭА, доцент, кафедра материаловедения в строительстве
г. Екатеринбург
Список литературы
1. Soive A., Roziere E., Loukili A. Parametrical study of the cementitious materials degradation under external sulfate attack through numerical modeling // Constr. Build. Mater. 2016. V. 112. P. 267–275. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.02.187.
2. Sarmast M., Farpoor M.H., Sarcheshmehpoor M., Eghbal M.K. Micromorphological and biocalcification effects of Sporosarcina pasteurii and Sporosarcina ureae in sandy soil columns // J. Agric. Sci. Technol. 2014. V. 16, No 3. P. 681–693.
3. Achal V., Mukherjee A., Basu P.C., Reddy M.S. Lactose mother liquor as an alternative nutrient source for microbial concrete production by Sporosarcina pasteurii // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2009. V. 36, No 3. P. 433–438. https://doi.org/10.1007/s10295-008-0514-7.
4. Achal V., Mukherjee A., Basu P.C., Reddy M.S. Strain improvement of Sporosarcina pasteurii for enhanced urease and calcite production // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2009. V. 36, No 7. P. 981–988. https://doi.org/10.1007/s10295-009-0578-z.
5. Whiffin V.S., van Paassen L.A., Harkes M.P. Microbial carbonate precipitation as a soil improvement technique // Geomicrobiol. J. 2007. V. 24, No 5. P. 417–423. https://doi.org/10.1080/01490450701436505.
6. Day J.L., Ramakrishnan V., Bang S.S. Microbiologically induced sealant for concrete crack remediation // Proc. 16th Eng. Mech. Conf. Seattle, WA, 2003. P. 16–18.
7. Wang M., Tang D., Rudnov V.S., Bondarenko S.N., Zheng L. Modeling the self-healing process of concrete // Proc. 8th Int. Conf. on Construction, Architecture and Technosphere Safety: ICCATS 2024. Radionov A.A., Ulrikh D.V., Gasiyarov V.R. (Eds.). Ser.: Lecture Notes in Civil Engineering. V. 565. Cham: Springer, 2025. P. 313–328. https://doi.org/10.1007/978-3-031-80482-3_31.
8. Joshi S., Goyal S., Mukherjee A., Reddy M.S. Protection of concrete structures under sulfate environments by using calcifying bacteria // Constr. Build. Mater. 2019. V. 209. P. 156–166. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.03.079.
9. Bengisu M., Ferrara M. Designing with kinetic materials // Materials that Move. Ser.: SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology. Cham: Springer, 2018. P. 65–80. https://doi.org/10.1007/978-3-319-76889-2_5.
10. Ghosh S.K. Self-healing materials: Fundamentals, design strategies, and applications // Ghosh S.K. (Ed.) Self-Healing Materials. Weinheim: Wiley, 2009. P. 1–28. https://doi.org/10.1002/9783527625376.ch1.
11. Griffith A.A. The phenomenon of rupture and flow in solids // Philos. Trans. R. Soc., A. 1920. V. 221, Nos 582–593. P. 163–198. https://doi.org/10.1098/rsta.1921.0006.
12. Alateah A.H. Graphene concrete: Recent advances in production methods, performance properties, environmental impact and economic viability // Case Stud. Constr. Mater. 2023. V. 19. Art. e02653. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02653.
13. Schlangen E., Sangadji S. Addressing infrastructure durability and sustainability by self healing mechanisms – recent advances in self healing concrete and asphalt // Procedia Eng. 2013. V. 54. P. 39–57. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.03.005.
14. Mingyuan W., Rudnov V.S., Dongyang T., Xinyuan X., Zhenzhi L. The efficiency of selfhealing cementing materials // Proc. 7th Int. Conf. on Construction, Architecture and Technosphere Safety: ICCATS 2023. Radionov A.A., Ulrikh D.V., Timofeeva S.S., Alekhin V.N., Gasiyarov V.R. (Eds.). Ser.: Lecture Notes in Civil Engineering. V. 400. Cham: Springer, 2024. P. 90–101. https://doi.org/10.1007/978-3-031-47810-9_9.
15. Ван М., Тан Д., Руднов В.С., Бондаренко С.Н. Анализ растрескивания микрокапсул на основе оцифровки XFEMА // ММТТ. 2024. № 12-2. С. 22–27.
Рецензия
Для цитирования:
Ван М., Чжэн Л., Руднов В.С. Модифицированный оксид графена/самовосстанавливающиеся микрокапсулы: приготовление и ортогональный анализ экспериментов. Ученые записки Казанского университета. Серия Физико-математические науки. 2026;168(1):5-19. https://doi.org/10.26907/2541-7746.2026.1.5-19
For citation:
Wang M., Zheng L., Rudnov V.S. Modified graphene oxide/self-healing microcapsules: Preparation and orthogonal analysis of experiments. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki. 2026;168(1):5-19. (In Russ.) https://doi.org/10.26907/2541-7746.2026.1.5-19
Послать статью по эл. почте 